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核武器的威力巨大主要源于核反应过程。与传统炸药的化学反应不同，核武器利用核裂变或核聚变反应，直接改变原子核结构，释放出惊人的能量。这种能量释放效率是化学反应的数百万倍。
根据爱因斯坦的质能方程E等于mc平方，质量和能量是等价的。在核反应中，极少量的质量损失会转化为巨大的能量。由于光速c的平方是一个巨大的数值，即使很小的质量变化也会产生惊人的能量释放。这就是核武器威力巨大的根本原因。
核裂变是核武器的重要机制之一。当一个中子撞击铀235原子核时，原子核会分裂成两个较轻的原子核，同时释放出2到3个新的中子和巨大能量。这些新产生的中子又会撞击其他铀原子核，引发更多的裂变反应，形成链式反应。在极短的时间内，这种链式反应会释放出惊人的能量。
核聚变是另一种核反应机制，轻原子核如氘和氚结合形成较重的氦原子核。这个过程需要极高的温度，超过一亿摄氏度，才能克服原子核间的电磁斥力。氢弹就是利用核聚变反应，其威力比原子弹更加巨大。一个氘氚聚变反应能释放17.6兆电子伏特的能量。
核武器的巨大威力不仅体现在能量释放上，更表现为多重破坏效应的综合作用。爆炸产生的强烈冲击波能摧毁建筑物，高温热辐射造成大面积火灾和烧伤，瞬间释放的核辐射对生物体造成致命伤害，而放射性沉降物则会长期污染环境。正是这些综合效应，使得核武器成为人类历史上威力最大的武器。